Невиданные ранее микробы запертые в ледниковом льду могут вызвать волну новых пандемий

Учёные обнаружили более 900 невиданных ранее видов микробов, живущих внутри ледников на Тибетском нагорье. Анализ геномов этих микробов показал, что некоторые из них способны породить новые пандемии, если быстрое таяние, вызванное изменением климата, выпустит их из ледяных тюрем. 

В новом исследовании ученые из Китайской академии наук взяли образцы льда с 21 ледника на Тибетском плато - высокогорном регионе Азии, зажатом между Гималайским горным хребтом на юге и пустыней Такламакан на севере. Затем команда секвенировала ДНК микроскопических организмов, запертых во льду, создав массивную базу данных геномов микробов, которую они назвали каталогом геномов и генов тибетских ледников (TG2G). Это первый случай генетического секвенирования микробного сообщества, скрытого в леднике.   

Команда обнаружила 968 видов микроорганизмов, замороженных во льду - в основном бактерии, а также водоросли, археи и грибы, сообщили исследователи 27 июня в журнале Nature Biotechnology (открывается в новой вкладке). Но, возможно, более удивительно то, что около 98% этих видов были совершенно новыми для науки. Такой уровень микробного разнообразия был неожиданным из-за трудностей, связанных с жизнью внутри ледников, говорят исследователи. "Несмотря на экстремальные условия окружающей среды, такие как низкие температуры, высокий уровень солнечной радиации, периодические циклы замораживания-оттаивания и нехватка питательных веществ, на поверхности ледников поддерживается разнообразная жизнь", - пишут авторы исследования.

Исследователи не знают точно, сколько лет некоторым из этих микробов; предыдущие исследования показали, что можно оживить микробы, которые были заперты во льду в течение 10 000 лет, говорится в исследовании. 

Это не первый случай, когда ученые обнаруживают удивительное изобилие микробов, живущих в тибетских ледниках. В январе 2020 года команда, проанализировавшая ледяные керны одного ледника, обнаружила 33 различные группы вирусов, живущих во льду, 28 из которых ранее не встречались.

Удивительное микробное разнообразие в ледниках в сочетании с увеличением таяния ледникового льда из-за изменения климата повышает вероятность того, что потенциально опасные микробы - скорее всего, бактерии - вырвутся наружу и посеют хаос, говорят исследователи. "Патогенные микробы в ледяной оболочке могут привести к локальным эпидемиям и даже пандемиям", если они попадут в окружающую среду, пишут авторы. 

Данные свидетельствуют о том, что некоторые из вновь обнаруженных бактерий могут быть очень опасны для человека и других организмов. Команда определила 27 000 потенциальных факторов вирулентности - молекул, которые помогают бактериям вторгаться и колонизировать потенциальных хозяев - в каталоге TG2G. Исследователи предупредили, что около 47% этих факторов вирулентности никогда не встречались ранее, поэтому нет возможности узнать, насколько опасными могут быть эти бактерии.

Даже если эти потенциально патогенные бактерии не выживают в течение длительного времени после выхода из ледников, они все равно могут стать причиной проблем, говорят исследователи. Бактерии обладают уникальной способностью обмениваться большими участками своей ДНК, известными как мобильные генетические элементы (МГЭ), с другими бактериями. Поэтому даже если ледниковые бактерии погибают вскоре после оттаивания, они все равно могут передать часть своей вирулентности другим бактериям, с которыми они сталкиваются. Такое генетическое взаимодействие между микробами ледников и современными микроорганизмами "может быть особенно опасным", - пишут ученые.

Ледники Тибетского нагорья могут стать горячей точкой для развязывания будущих пандемий, поскольку они питают пресной водой ряд водных артерий, включая реки Янцзы, Желтую и Ганг, которые снабжают две самые густонаселенные страны мира: Китай и Индию. Пандемии быстро распространяются через густонаселенные районы, чему мир был свидетелем во время пандемии COVID-19.

Но эта потенциальная проблема затронет не только Азию. На Земле насчитывается более 20 000 ледников, покрывающих около 10% суши планеты, и каждый ледник, вероятно, имеет свои уникальные микробные сообщества. В апреле 2021 года исследование, проведенное с использованием спутниковых снимков ледников, показало, что почти каждый ледник на Земле демонстрирует ускоренные темпы потери льда в период с 2000 по 2019 год, что увеличивает риск того, что микробы, вызывающие пандемию, могут попасть в любую точку планеты. Исследователи предупредили, что "потенциальный риск для здоровья [этих микробов] должен быть оценен" до того, как они будут выпущены из своих ледяных тюрем. 

Однако в этом новом исследовании есть и положительная сторона. Генетические записи микробных сообществ, такие как каталог TG2G, могут быть использованы в качестве "инструментария" для биоразведки - изучения природных систем с целью поиска новых ценных соединений, которые могут быть использованы в медицине, косметике и других полезных технологиях. Это делает базы данных, подобные TG2G, очень важными, особенно если вновь открытые виды вымрут в будущем, что вполне вероятно, если они не смогут адаптироваться к изменениям в своей замороженной среде обитания, пишут исследователи.